摆动式间苗机器人锄刀优化设计与试验

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1、２０１７年９月农业机械学报第４８卷第９期ｄｏｉ：１０．６０４１／ｊ．ｉｓｓｎ．１０００１２９８．２０１７．０９．００９摆动式间苗机器人锄刀优化设计与试验孙哲张春龙马瑶瑶张淦李伟谭豫之（中国农业大学工学院，北京１０００８３）摘要：为提高条播作物的间苗作业效率，针对作物秧苗的初次间苗，设计了摆动式间苗锄刀。建立了间苗锄刀的运动学模型，并通过仿真间苗锄刀工作过程，模拟了间苗锄刀的运动轨迹。选取间苗锄刀的不同刀刃长度、刀刃与刀柄夹角、刀柄长度和刀柄顶端与作物行中心偏距优化参数进行正交试验，将覆盖率和入侵率作为间苗除净率和伤苗率的预测模型，得出最佳结构参数组合

2、为：刀柄顶端与作物行中心偏距５５ｍｍ、刀刃长度７５ｍｍ、刀柄长度１３０ｍｍ、刀刃与刀柄夹角６５°。对优化后的间苗锄刀进行大田间苗试验，试验结果表明：平均除净率为８９４％，伤苗率为７２％，满足间苗要求。关键词：间苗机器人；机械间苗；间苗锄刀；参数优化；正交试验中图分类号：Ｓ２２４５文献标识码：Ａ文章编号：１０００１２９８（２０１７）０９００７００６ＯｐｔｉｍａｌＤｅｓｉｇｎａｎｄＥｘｐｅｒｉｍｅｎｔｏｆＴｈｉｎｎｉｎｇＨｏｅｆｏｒＳｗｉｎｇＭｏｔｉｏｎＴｈｉｎｎｉｎｇＲｏｂｏｔＳＵＮＺｈｅＺＨＡＮＧＣｈｕｎｌｏｎｇＭＡＹａｏｙａｏＺＨＡＮＧＧ

3、ａｎＬＩＷｅｉＴＡＮＹｕｚｈｉ（ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＣｈｉｎａＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００８３，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｓｔｈｅｓｃａｌｅｏｆａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｇｒａｄｕａｌｌｙｅｘｐａｎｄｓ，ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒｅｉｓｄｅｖｅｌｏｐｉｎｇｆｏｒｗａｒｄｔｏｍｅｃｈａｎｉｚａｔｉｏｎａｎｄｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔｄｉｒｅｃｔｉｏｎ．Ａｔｐｒｅｓｅｎｔｔｈｅｍａｉｎｗａｙｓｏｆｄｏｍｅｓｔｉｃｔｈｉｎｎｉｎｇａｒｅａｒｔｉｆｉｃｉａｌｔｈｉｎｎｉｎｇａｎｄｃｈｅ

4、ｍｉｃａｌｃｏｎｔｒｏｌｔｈｉｎｎｉｎｇ．Ａｒｔｉｆｉｃｉａｌｔｈｉｎｎｉｎｇｈａｓｔｈｅｄｉｓａｄｖａｎｔａｇｅｓｏｆｌｏｗｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙａｎｄｈｉｇｈｌａｂｏｒｉｎｔｅｎｓｉｔｙ．Ｃｈｅｍｉｃａｌｃｏｎｔｒｏｌｔｈｉｎｎｉｎｇｍａｋｅｓｓｅｅｄｌｉｎｇｅｍｅｒｇｅｎｃｅｃｏｍｅｏｕｔｎｏｔｅｖｅｎｌｙ，ａｎｄｐｅｏｐｌｅｈａｖｅｔｏｆｉｌｌｔｈｅｇａｐｓｍａｎｕａｌｌｙ．Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌｔｈｉｎｎｉｎｇｃａｎｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｗｏｒｋｉｎｇｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙａｎｄｂｒｉｎｇｇｒｅａｔｅｃｏｎｏｍｉｃｂｅｎｅｆｉｔｓｗｉｔｈｅｖｅｎｓｅ

5、ｅｄｌｉｎｇ．Ｔｈｅｓｗｉｎｇｍｏｔｉｏｎｔｈｉｎｎｉｎｇｒｏｂｏｔｗａｓｄｅｓｉｇｎｅｄｆｏｒｔｈｅｆｉｒｓｔｔｈｉｎｎｉｎｇｏｆｓｅｅｄｌｉｎｇｓａｎｄｔｈｅｋｉｎｅｍａｔｉｃｓｍｏｄｅｌｗａｓｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄｆｏｒｔｈｅｏｐｔｉｍａｌｔｏｓｉｍｕｌａｔｅｔｈｅｍｏｖｉｎｇｐａｔｈ．Ｔｈｅｎｔｈｅｖｉｒｔｕａｌｏｒｔｈｏｇｏｎａｌｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｗａｓｄｏｎｅｂｙｄｉｆｆｅｒｅｎｔｏｐｔｉｍａｌｅｄｇｅｌｅｎｇｔｈｓ，ｄｉｆｆｅｒｅｎｔａｎｇｌｅｓｂｅｔｗｅｅｎｏｐｔｉｍａｌｅｄｇｅａｎｄｏｐｔｉｍａｌｈａｎｄｌｅ，ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｏｐ

6、ｔｉｍａｌｈａｎｄｌｅｌｅｎｇｔｈｓａｎｄｄｉｆｆｅｒｅｎｔｄｉｓｔａｎｃｅｓｂｅｔｗｅｅｎｏｐｔｉｍａｌｈａｎｄｌｅａｎｄｃｅｎｔｅｒｏｆｃｒｏｐｒｏｗ．Ｔｈｅｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎｍｏｄｅｌｏｆｗｅｅｄｉｎｇｒａｔｅａｎｄｗｏｕｎｄｅｄｓｅｅｄｌｉｎｇｒａｔｅｗｅｒｅａｎａｌｙｚｅｄｂｙｔａｋｉｎｇｔｈｅｃｏｖｅｒａｇｅｒａｔｅａｎｄｔｈｅｉｎｂｒｅａｋｉｎｇｒａｔｅａｓｅｖａｌｕａｔｉｏｎｉｎｄｅｘｅｓ．Ｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ，ｔｈｅｂｅｓｔｐａｒａｍｅｔｅｒｓｉｎｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎｗｅｒｅａｓｆｏｌｌｏｗｓ：ｄｉｓｔａｎ

7、ｃｅｂｅｔｗｅｅｎｏｐｔｉｍａｌｈａｎｄｌｅａｎｄｃｅｎｔｅｒｏｆｃｒｏｐｒｏｗｏｆ５５ｍｍ，ｏｐｔｉｍａｌｅｄｇｅｌｅｎｇｔｈｏｆ７５ｍｍ，ｏｐｔｉｍａｌｈａｎｄｌｅｌｅｎｇｔｈｏｆ１３０ｍｍ，ａｎｇｌｅｂｅｔｗｅｅｎｏｐｔｉｍａｌｅｄｇｅａｎｄｏｐｔｉｍａｌｈａｎｄｌｅｏｆ６５°．Ｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｒｅｓｕｌｔｖｅｒｉｆｉｅｄｔｈａｔｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎａｎｄｏｒｔｈｏｇｏｎａｌｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｗｅｒｅａｃｃｕｒａｔｅａｎｄｅｆｆｉｃｉｅｎｔｗｉｔｈｇｏｏｄｏｐｅｒａｔｉｏｎｅｆｆｅｃｔｉｖｅｎｅｓｓｏｆｔｈｅｐｒｏｔｏｔｙｐｅ

8、，ａｎｄｔｈｅｗｅｅｄｉｎｇｒａｔｅｒｅａｃｈｅｄ８９４％，ｙｅｔｔｈｅｗｏｕｎｄｅｄｓｅｅ